Locomotive

[dan tm]

In mod sigur locomotive care au frinare recuperativa, sint dotate cu aparatura pe care o mentionezi tu ca sa poata reda curent in sistem.

[frunzaverde]

Eu teoria o știu, însă nu prea înțeleg "practica".

Nu sunt din domeniu, dar poate asta explica "practica" :
http://irtfweb.ifa.hawaii.edu/~tcs3/tcs3/Misc/CFHT/Dome_drive_upgrade/Drive%20education/Understanding%20Regeneration.pdf

Tot ce stiu e ca franarea recuperativa e extrem de comuna (dotare standard) la locomotivele de generatie curenta, cu IGBT. Chestia e ca EA-urile, locomotivele standard din Romania, sunt cu vreo 3 generatii in urma, fiind locomotive cu diode, pe care franarea recuperativa cu alimentare in catenara era imposibila.

Chiar si cand a fost comandat proiectul, si cumparata licenta, in anii '60, tehnologia aleasa pentru locomotive era un pic invechita. S-a preferat (de ambele parti, CFR si ASEA) folosirea unei tehnologii mature, electrificarea fiind la inceput in Romania, si posibilitatile de a face implementare si apoi intretinere unei solutii cutting-edge la vremea respectiva foarte limitate.

De altfel ASEA a livrat si un model cu parte electrica avansata la vremea ei (tiristori), bazat pe prototipul modelului Rc, parte a comenzii din 1966. Livrata in 1967, locomotiva asta avea franare recuperativa, fiind primul vehicul cu frana recuperativa in reteaua CFR. Modelul asta a fost inregistrat de ca 060-EB-001 (in schema veche CFR).

Exact conform asteptarilor, CFR nu a fost capabil nici sa intretina tehnologia, nici sa rezolve problemele tehnice initiale - pur si simplu nu existau nici oameni nici capacitate tehnica, asta desi echipamentele s-au dovedit foarte robuste in locomotivele seria Rc. Dupa ce au operat locomotiva un timp la depoul Brasov, cu multe carpeli si defectiuni, prin 1980-1981 s-a stricat de tot, si n-au mai stiut ce sa-i faca. Au convertit-o in EA "normal", cu diode.

[TibiV]

Ce este "IGBT" ?...

[carutasul]

Când făceam eu facultatea IGBT tocmai se inventa, deci asta explică de ce nu s-au prea folosit la noi
Faptul că eu ( care mă consider bunișor în domeniu) pun întrebări din astea explică de ce nu au reușit să o repare pe aia pe tiristori
Sunt niște dispozitive de putere care au un comportament asemănător tranzistorului, dar pot comuta puteri foarte mari ( am văzut că mai nou se găsesc aparate de sudură care folosesc convertoare cu IGBT și sunt mici și ușoare) Cam tot ce e motor acum se alimentează cu IGBT, tiristorul are dezavantajul că dacă l-ai deschis nu-l mai închizi decât dacă îi tai tensiunea, ceea ce necesită un circuit complicat.
Din câte văd eu din schemele postate practic motorul generează direct în același circuit prin care e alimentat. Partea asta cu motoarele îmi e un pic străină, se făceau la alte facultăți, de aia mă enervează pe mine cum e organizată Politehnica dar n-am ce face. Probabil că de la 25 kV vine un transformator și motorul debitează ( în regim de frânare) tot prin intermediul lui. Pare mai simplu decât mă gândeam eu

[carutasul]

De fapt dacă recitesc bine, ca principiu funcționează cum ziceam eu, cu transformare în DC ( văd că am un DC bus ) și după aia în AC cu IGBT. Nu știu dacă au IGBT care să meargă la 25kV ca să elimine ditai transformatorul, dar presupun că există, chit că și ăla probabil e cât o geantă, spre deosebire de ce credem noi despre componentele electronice "normale". P.S: când eram la IEMI un coleg a primit sarcina să facă un alimentator în comutație alimentat la rețeaua locomotivei. A mers foarte bine în laborator, când l-a pus pe locomotivă și a ridicat mecanicul pantograful... bum Apar niște vârfuri pe acolo care distrug tot dacă nu sunt bine filtrate ( evident după aia s-a documentat și a rezolvat, dar la început... lipsa de experiență...)

[TibiV]

Asa ma bucur ca si voi ati avut proiectul de reductor.... 
(Cred ca ai varsta la care, inevitabil, si aia de la calculatoare faceau reductorul...
Deh, programa scolara de IPB a anilor '80... )

La mine electricitatea se cam termina la legile lui Kirchhoff din liceu...
Suficiente pentru ce are omu' de reparat prin casa...

Am avut o "tentativa" de electronica, da' cand am dat la tranzistor de "pnp" si "npn", am decis ca rulmentul e de mine...
La ala se vede cu ochiu' liber ce s-a bulit...


PS
Cand eram nou pe forum si am citit prima data de "bancheta cuzinetilor" la nu stiu ce culee era sa cad pe jos...

Ce bancheta dom'le, ca pe aia ii bagi in buzunar pentru arborele cotit al unui motor normal cu 4 cilindri ?!?!...

Dar am tacut din gura si in final am inteles ca la "sosele" cuzinetii nu sunt niste jumatati de cilindru din bronz (sau orice alt aliaj anti-frictiune)....

[carutasul]

@TibiV: pe la noi ccircula un banc cu decanul de la TCM care vede un tranzistor: "și nu putem să-l facem noi, la strung?"
În legătură cu frânarea regenerativă, e simplu să produci electricitatea, că orice motor devine generator dacă e rotit din afară. Problema e ce faci cu ea. La o mașină electrică e mai simplu, că oricum ar fi curentul îl redresezi și încarci bateria. Circuitele cu tiristori/triace erau probabil foarte complexe ( și complex înseamnă de obicei și nefiabil) pentru că tiristorul e un dispozitiv cu histerezis: o dată deschis nu se mai închide decât dacă tensiunea între anod și catod e zero. Ori asta nu se întâmplă de la sine, trebuie să îi dai tu cumva un impuls cu ceva (bobine, condensatori), și din păcate tocmai în circuitul de putere.  Ceea ce înseamnă dispozitive voluminoase și care lucrează la tensiuni/curenți mari, deci susceptibile de a se "prăji". Cred că locomotiva din anii '30 doar producea electricitate, nu o și injecta în rețea.
Apariția IGBT a simplificat comanda dispozitivelor de putere pentru că pe astea le poți comanda "normal" din circuitul de grilă, care e de tensiune mică.  Doar că nu știam cum se sincronizează curentul alternativ generat cu rețeaua, pentru că dacă e vorba să injectezi înapoi în sistem trebuie să injectezi fix 50Hz și fix în aceeași fază cu sistemul ( fazarea e simplă în zilele noastre, că detectezi când trece prin zero rețeaua și comanzi  IGBT-ul. ) Mai trebuie ceva filtre ca să nu dai în rețea tensiune dreptunghiulară, ci sinusoidă, dar astea se calculează și oricum sunt aproximative. Câtă vreme poți lega IGBT-ul direct la 25kV sau cât are rețeaua, e mult mai simplu decât cu transformatoare, cum știam eu "pe vechi", asta e, dacă nu am lucrat în domeniu am rămas în urmă   

[thinker]

@Carutasul - La o mașină electrică e mai simplu, că oricum ar fi curentul îl redresezi și încarci bateria.   
Nu e simplu de loc fiindca puterea recuperata e foarte mare - iar bateriile au capacitate limitata de a primi energie electrica, chiar prea limitata  Asa e una din provocarile cu autoturismele electrice, bicicletele electrice si orice alt vehicul electric cu baterii.

Despre injectatul energiei in retea... Hmm,
In sistemul energetic national, sau regional fiindca suntem si noi interconectati cu tarile din regiune, suma energiei generate trebuie sa fie egala cu suma energiei consumate. E adevarat cu o toleranta de cateva - poate 2 procente, cam cat incape in a scadea de la 50Hz spre 49Hz sau a creste spre 51Hz, nu stiu exact cat.
Sa bagi energie in sistem la orice ora si in orice cantitate - nu stiu daca cei de la dispeceratul energetic national sunt de accord, probabil mai trebuie ceva capacitate e echilibrare in sistem (in principiu capacitate hidro - adica lacuri de acumulare)  pentru a avea mai multa flexibilitate in sistemul energetic national. Asta doar teoretic, cateva locomotive din cand in cand nu cred ca at fi o mare problema.
Adevarata problema pentru orice tara din lume at fi daca de maine (maine = 5 -10 ani) toate masinile ar fi electrice. Nici o tara nu ar avea de unde sa scoata atata energie electrica in plus, plus capaciati de echilibrare a retelei.

[carutasul]

De acord cu afirmațiile:  la mașinile elecrice e mai simplu , dar probabil să nu fie chiar foarte simplu   Nu ai complicații cu sincronizarea cu sistemul, în tot cazul. Probabil poți să încarci niște condensatori după care să cedezi în timp bateriei - nu am idee cât de mare e energia recuperată.  Dar tot e mai simplu pentru că lucrezi în curent continuu (chiar dacă eventual reglezi tensiunea printr-un chopper după).
La trenuri, am zis și eu mai devreme,  nu cred că se pune problema să debitezi în SEN, pentru că totdeauna vor fi și locomotive care consumă deci per total sistemul va consuma, doar că mai puțin. Energia e cedată local, pe secțiunea respectivă ( sau cum se numește zona alimentată de același transformator)  Posibilitatea asta e mai degrabă teoretică.  Din câte văd frecvența rețelei naționale a devenit foarte precisă, radioul cu ceas nu l-am potrivit niciodată    deci trebuie să sincronizezi precis frecvanța ( dar asta nu e complicat) ; mai complicat mi se pare să debitezi relativ sinusoidal, să nu umpli rețeaua de armonici că atunci chiar că te iau la goană cei de la Electrica    Iar dacă faci conversie cc și după aia la loc în CA e destul de complicat să iasă sinusoidă la 50Hz, nu că nu se poate tehnic dar presupun că bobinele folosite la filtrare sunt voluminoase rău. Acum e drept, tot ce zic eu se bazează pe presupuneri ( legile lui Kirkoff, vorba lui TibiV) , nu am lucrat în plaja asta de tensiuni
În ceea ce privește eventualitatea că mașinile electrice ar ajunge domiante, e evident că ar necesita refacerea rețelei. Partea bună e că ar crește consumul noaptea, ceea ce ar echilibra un pic sistemul, dar probabil oricum tranziția s-ar face în timp, zeci de ani, deci și redimensionarea sistemului s-ar putea face pe parcurs.   Oricum, deocamdată nu cred că suntem încă în pericol...

[frunzaverde]

^

Cu siguranta exista solutii practice. In Franta aproape 4% si in Spania aproape 3% din energia care vine din SEN se intoarce inapoi in SEN prin franare recuperativa. Cum se face exact, nu ma pricep.

[Io]

Off topic: in asentimentul tau, TibiV, am dat si eu de pnp si npn, am invatat, apoi am inchis cartea si-am zis ca domeniul asta nu-i de mine 

[perfidus]

Desi cam deviem de la subiectul topicului, pot sa adaug ca in faza de productie curenta nu gasesti  IGBT cu tensiuni mai mari de 6KV (fara a le socoti pe cele tip stiva). Se lucreaza la solutii cu SiC IGBT sau SiC Mosfet (un tranzistor FET pe carbura de siliciu) care urca  tensiunile de lucru peste 10-12 chiar 15KV. Combinate in stiva sau matrice serie/paralel, teoretic s-ar putea obtine cu tehnologia de azi dispozitive care sa nu mai necesite transformatorul de 27KV. Practic o sa mai avem de asteptat dar tendinta curenta spre regenerabile si eficienta energetica impulsioneaza puternic sectorul.

PS. Nu sunt specializat pe dispozitive de putere pentru actionari electrice/tractiune, doar am avut o perioada ceva tangenta cu invertoarele si redresoarele cu IGBT.

[carutasul]

Păi nu se mai face tranzistorul și la secțiile de "fierari"?
@frunzăverde: eu tot susțin că "întoarcerea în SEN" e de fapt o întoarcere locală ( energia e consumată de celelalte locomotive electrice) Așa cum zice și @thinker, echilibrarea sistemului este o sarcină complicată și delicată.
Acum să nu mi-o zici pe aia cu olteanul când vede girafa
Energia aia tot recuperată e, în sistem se duce, dar se duce prin reducerea consumului general al SNCF, nu cred că e vreodată consum negativ.
În mod normal poți debita energie în SEN dar pentru ei în general e deranjant să primească "spike"-uri scurte pentru că astea sunt cel mai greu de compensat. Cred că nu îi deranjează deloc ( tehnic vorbind, că economic e altă poveste) să primească curent de la o instalație solară, despre care știu că produce de la ora x la ora y, eventual în cantități corelate cu prognoza meteo, pentru că pot pe perioada aia opri o termocentrală sau hidrocentrală. Știu precis când să o pornească. ( bine, și asta cu frânarea e în mersul trenuirlor, dar ...)

[vancouver]

Nici eu nu ma pricep, dar din ce am inteles de la troleibuze treaba e cam asa: daca exista o panta accentuata si un troleibuz se afla in urcare si unul in coborare, cel in coborare va da in retea energie prin recuperare si cel care urca o consuma. De aceea troleibuzele se preteaza bine pentru orase cu pante accentuate si acolo orarele se fac de asa natura ca pe cat posibil unul sa urce cand altul coboara.

Bun, la troleibuze daca nu mai insel, avem curent continuu si e altfel gandit sistemul.

Dar cam la fel cred ca putem sa vedem problema si la CF. Daca un tren franeaza sau coboara si trebuie sa mentina viteza, atunci alt tren accelereaza sau urca si astfel se foloseste energia recuperata.

Cat depre situatia ca fix multe locomotive franeaza si nimeni nu consuma (sau multe eoliene dau energie noaptea, dar nu exista destui consumatori), pentru asta exista diverse solutii de "stocare" a energiei. Una dintre cele mai simple: energia este folosita de niste pompe de aer comprimat, care pompeaza aer in recipiente inchise (de exemplu in grote subterane sau in buncare construite special). Ulterior, cand este nevoie, se da drumul la aerul comprimat si astfel se genereaza energie in retea. Pompele care stocheaza aer pot functiona cu putere variabila, la secunda, functie de surplusul din retea, deci pot bine compensa chiar si variatii date de recuperatori ocazionali, gen o locomotiva. O alta varianta vehiculata in vestul Europei: masinile electrice care nu sunt folosite de proprietari o perioada se pot conecta la sistem si functioneaza ca acumulatori pentru intreaga retea: cand e nevoie de curent mult in retea dau energie si se golesc, cand e prea multa in retea, primesc energie si deci se incarca. Si in fine exista si in Romania un mare proiect de stocare de energie, cel de la Tarnita, pe hidro.

[carutasul]

Da, cam asta voiam să subliniez, că de fapt nu livrezi energie în sistemul național, ci în propriul sistem, bilantul energetic fiind practic totdeauna pe minus. Asta simplifică întrucâtva relația cu furnizorul, pentru că el nu poate să îți impună cât să consumi ( deși i-ar place) . La troleu e mai simplu din punct de vedere tehnic,
Aici sunt două discuții, una strict tehnică ( cum livrezi în sistem) și alta administrativă ( sistemul în sine trebuie să funcționeze ca un sistem, adică el trebuie să producă atât cât se consumă. Lucrul ăsta poate deveni uneori destul de complicat, când avem variații bruște de sarcină. E drept, cât produce o locomotivă e probabil neglijabil la nivelul sistemului, dar știu că au probleme cu "eolienii" pentru că nu prea au posibilități de reglaj, vântul bate cum vrea el.
Sunt curios dacă știți, cam ce porțiune de linie alimentează o stație de transformare la CF? 10km? 100km? mai mult?